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Energie-absorbierende
Schäume
auf Basis der Urethan-Chemie sind im Stand der Technik bekannt. Gemäß der frühen Literatur
gelangten ganz allgemein Halogenwasserstoff-Treibmittel zur Anwendung
(siehe z. B.
US 3,926,866 ).
Eine große
Zahl von Patenten ist für
mit Wasser getriebene Energie-absorbierende Schäume auf Basis von Polyolen
("gefüllten Polyolen") erteilt worden,
die durch Polymerisieren von Styrol/Acrylnitril-Monomermischungen in Polyethern hergestellt
wurden (siehe z. B.
US 4,116,893 ,
4,190,712, 4,212,954, 4,866,102, 5,216,041 und 5,232,957). Weitere
patentierte Technologie beschreibt die Verwendung von Vernetzern
mit relativ niedrigem Molekulargewicht (siehe z. B. US 4,282,330,
5,143,941 und 5,167,884) oder die Verwendung verschiedener Polyole,
wie von Ethylenoxid-Addukten von Mannich-Kondensaten (
US 4,371,629 ), von alkoxyliertem Toluoldiamin
(
US 4,614,754 ) oder
von Polyolen, die aus Propylenglykol oder Ethylendiamin abgeleitet
sind (
US 5,187,204 ).
Weitere patentierte Technologie beschreibt die mit Wasser getriebenen
Energieabsorbierenden Schäume
als biegsamen Schaum (
US 4,981,880 und
5,489,618).
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EP-A-91
828 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines harten Polyurethan-Schaums
in einem Verfahren mit 1 Schuss durch Reaktion einer Polyol-Komponente
mit einer Isocyanat-Komponente
in der Gegenwart eines Reaktionskatalysators, eines Treibmittels
und eines oberflächenaktiven
Mittels aus Silicon. Die Poyol-Komponente ist eine Mischung, die
ein Polyol vom tetrafunktionellen Tolylendiamin-Typ, ein Polyol
vom difunktionellen Propylen-Typ, ein Polyol vom octafunktionellen
Sucrose-Typ und ein Polyol vom trifunktionellen Diethanolamin-Typ
umfasst.
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In
US-A 5 167 884 ist ein Energie-absorbierender Polyurethan-Schaum offenbart,
umfassend das Reaktionsprodukt aus
- A) einer
Verbindung mit Isocyanat-reaktiven Hydroxylgruppen, ausgewählt aus
der Gruppe, bestehend aus aliphatischen Glykolen, aromatischen Dihydroxyverbindungen,
Bisphenolen, Hydroxyl-terminierten Polyethern, Polyestern, Polyacetalen
und aus Mischungen davon,
- B) einem organischen Isocyanat, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend
aus 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat,
Polymethylenpolyphenylenpolyisocyanat, modifizierten Diphenylmethandiisocyanaten
und aus Mischungen davon, worin weitere organische Isocyanate in
geringeren Mengen vorhanden sein können,
- C) einem Katalysator,
- D) einem Treibmittel, bestehend aus Wasser, worin das Wasser
in Mengen vorhanden ist, die hinreichen, um die Bildung eines vorwiegend
offenzelligen Schaums ohne Kollaps zu verursachen,
- E) einem oberflächenaktiven
Mittel und aus
- F) einem Vernetzer,
worin das genannte Reaktionsprodukt
eine geformte Dichte von ca. 2,0 bis ca. 4,5 pcf und eine Zusammendrückfestigkeit
aufweist, die von ca. 10 bis ca. 70 % Abbiegung bei Lasten von weniger
als 70 psi konstant bleibt.
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US 4 722 946 offenbart ein
nicht-flüssiges,
Energieabsorbierendes Polyurethan, das aus einem Verfahren resultiert,
wobei eine Mischung aus linearen und verzweigten Polyolen, ein Polyisocyanat
und gegebenenfalls ein Treibmittel unter Polyurethan-Bildungsbedingungen
bei einem Isocyanat-Index von ca. 65 bis ca. 85 zur Reaktion gebracht
werden.
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Während Systeme
auf Basis einiger der oben angegebenen Patente kommerzielle Anwendung
fanden, geht die Suche nach Systemen weiter, mit denen Energie-absorbierende
Schäume
hergestellt und produziert werden, die eine Vielzahl von Spezifikationen
und auch kommerzielle Produktionsverfahrens-Erfordernisse des Schließens der
Form von mehr als siebzehn (17) Sekunden und einer Entformungszeit
von höchstens
drei (3) Minuten erfüllen.
Systeme mit einer Schließungszeit
der Form von weniger als zwölf
(12) Sekunden sind bekannt (
US
5,449,700 ). In solchen Systemen werden allerdings weder
Zellöffnende
oberflächenaktive
Mittel verwendet, noch machen solche Systeme Polyetherpolyole mit
hohem Molekulargewicht erforderlich. Das "Schließen der Form" ist als diejenige
Zeit vom Start der Einbringung der verschäumbaren Reaktionsteilnehmer
in die Form bis zum Schließen
der Form definiert. Die "Entformungszeit" ist als diejenige
Zeit vom Start der Einbringung der verschäumbaren Reaktionsteilnehmer
in die Form bis zur Entnahme des fertiggestellten Formstücks aus
der Form definiert.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist auf einen Schaum gerichtet, der aus einer
Isocyanat-reaktiven Mischung hergestellt wird. Insbesondere umfasst
die mit Isocyanat reaktive Mischung der vorliegenden Erfindung:
- a) 17 bis 85 Gew.% eines oder mehrerer nicht-gefüllter Polyetherpolyole
mit einer Hydroxyl-Funktionalität von
1,5 bis 3 und Molekulargewichten von 1.500 bis 8.000;
- b) 12 bis 80 Gew.-% eines oder mehrerer nicht-tertiärer Amine,
enthaltend Polyetherpolyole mit einer Hydroxyl- Funktionalität von 3 bis 8 und einem Molekulargewicht
von 150 bis 1.000;
- c) 0 bis 4 Gew.-% eines oder mehrerer sekundärer oder primärere Diamine
oder Aminoalkohole; und
- d) 3 bis 12 Gew.-% Wasser,
worin die Gewichtsprozentangaben
auf das Gesamtgewicht der mit Isocyanat reaktiven Mischung bezogen sind
und 100 ergeben.
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Die
vorliegende Erfindung ist auf einen mit Wasser getriebenen Energie-absorbierenden
Schaum gerichtet, der hergestellt wird durch Reaktion:
- A) der oben beschriebenen Isocyanat-reaktiven Mischung,
- B) eines Polymethylenpoly(phenylisocyanats), enthaltend 40 bis
85 Gew.-% Methylenbis(phenylisocyanat) mit einem Isocyanatgruppen-Gehalt
von 20 bis 35 Gew-%, wobei die Menge des genannten Isocyanats so bemessen
wird, dass der Isocyanat-Index der Mischung aller mit Isocyanat
reaktiven Komponenten und des genannten Isocyanats 150 bis 250 beträgt;
- C) von 0,3 bis 4 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile der Komponente
A) eines Zell-öffnenden
oberflächenaktiven
Mittels aus Silicon;
- D) von 2 bis 13 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile der Komponente
A) von mindestens zwei unterschiedlichen Trimerisierungskatalysatoren,
worin einer der mindestens zwei unterschiedlichen Trimerisierungskatalysatoren
Kaliumacetat ist;
- E) von 0,5 bis 5,5 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile der Komponente
A) von mindestens einem oder mehreren Katalysatoren aus tertiärem Amin
zur Katalyse der Reaktion zwischen Isocyanat- und Hydroxylgruppen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine neuartige Polyol-Mischung
zu entwickeln, mit der die Herstellung Energie-absorbierender Schäume ermöglicht wird,
wobei die kommerziellen Produktionserfordernisse des Schließens der
Formen von mehr als siebzehn (17) Sekunden und einer Entformungszeit
von weniger als drei (3) Minuten eingehalten werden.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Anwendung
eines breiten Bereichs von Wassergehaltsmengen zur Erzeugung geformter
Isocyanuratgruppen-haltiger ("trimerer") Schäume mit
variierenden Dichtewerten zu ermöglichen,
welche eine gute Dimensionsstabilität und einen sehr einheitlichen
Typ der Energieabsorption zeigen und ergeben.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Möglichkeit
zu schaffen, dass die Wassergehaltsmenge ganz leicht so eingestellt
wird, dass dadurch die Dichte des Schaums eingestellt werden kann.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die Verwendung tertiärer Aminpolyole
zu vermeiden, die zur Reaktionsgeschwindigkeit des Schaums einen
Beitrag leisten, der die Tendenz aufweist, dass der Gehalt an geschlossenen
Zellen und dadurch der Druck des Schaums in der Form ansteigen.
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Schließlich ist
es noch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass die Verwendung
teurer gefüllter Polyole
nicht erforderlich ist, wobei die Herstellung von Schäumen immer
noch ermöglicht
ist, die sehr niedrige Formungsdrücke bei guter Formbarkeit ergeben.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Die
Schäume
der vorliegenden Erfindung sind mit Wasser getriebene, Energie-absorbierende
Schäume,
die in breitem Umfang durch Reaktion einer spezifizierten, mit Isocyanat
reaktiven Mischung mit einem Polymethylenpoly(phenylisocyanat) hergestellt
werden.
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Die
mit Isocyanat reaktive Mischung A) umfasst die folgenden spezifischen
Komponenten: a) ein nicht-gefülltes
Polyetherpolyol mit einer Hydroxyl-Funktionalität von 1,5 bis 3 und einem Molekulargewicht
von 1.500 bis 8.000 und mit einer Hydroxyl-Zahl von 10 bis 112;
b) ein nicht-tertiäres
Amin, enthaltend Polyetherpolyol mit einer Hydroxyl-Funktionalität von 3
bis 8 und einem Molekulargewicht von 150 bis 1.000 und mit einer
Hydroxyl-Zahl von 168 bis 1.250; c) gegebenenfalls ein oder mehrere
primäre
oder sekundäre
Diamine oder Aminoalkohole und d) Wasser in einer Menge von 3 bis
12 Gew.-%.
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Die
in den Komponenten A)a) und A)b) verwendeten Polyetherpolyole und
deren Herstellverfahren sind im Stand der Technik allgemein bekannt.
Polyhydroxy-funktionelle Starter wie Glycerin, Propylenglykol und
Sucrose werden entweder mit Ethylenoxid, Propylenoxid oder mit beiden
entweder sequenziell oder in statistischen Blöcken unter Verwendung basischer
Katalysatoren wie von KOH zur Reaktion gebracht.
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Die
primären
oder sekundären
Aminoalkohole werden durch Reaktion von Ammoniak (1 Mol) mit entweder
Ethylen- oder Propylenoxid (1 oder 2 Molen) erzeugt. Primäre Diamine
wie Diethyltoluendiamin ("DEDTA") werden durch Dinitrierung
von Toluol und anschließender
Reduktion des Diamins erzeugt. Daraufhin erfolgt eine Friedel Crafts-Ethylierung
des Rings. Geeignete primäre
oder sekundäre
Diamine oder Aminoalkohole schließen Diethanolamin, Monoethanolamin,
DETDA und 2-Methyl-1,5-pentandiamin
(verfügbar
von DuPont als DYTEK A) ein.
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Die
Polymethylenpoly(phenylisocyanate) zur hierin vorgesehenen Verwendung
sind im Stand der Technik bekannt und werden durch Reaktion von
Phosgen mit Anilin/Formaldehyd-Kondensaten
erzeugt. Bekannte Verfahren zur Herstellung der Anilin/Formaldehyd-Kondensate
und die entstandenen Polyisocyanate sind in der Literatur und in
vielen Patenten, z. B. in
US
2,683,730, 2,950,263, 3,012,008, 3,344,162 und 3,362,979,
beschrieben. Die Isocyanate zur hierin vorgesehenen Verwendung enthalten
40 bis 85 Gew.-% Methylenbis(phenylisocyanat) und weisen einen Isocyanatgruppen-Gehalt
von 20 bis 35 Gew.-%, vorzugsweise von 30 bis 35 und am meisten
bevorzugt von 31 bis 33 Gew.-% auf. Wie bereits oben angemerkt,
beträgt
der Isocyanat-Index des Gesamtsystems 150 bis 250.
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Wasser
wird in einer Menge von 3 bis 12 und bevorzugt von 4 bis 10 Gew.-%
angewandt.
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Die
Zell-öffnenden
oberflächenaktiven
Mittel aus Silicon, die in Mengen von 0,3 bis 4 Gew.-% zur Anwendung
gelangen, sind im Stand der Technik bekannt. In einer bevorzugten
Ausführungsform
werden die Zell-öffnenden
oberflächenaktiven
Mittel aus Silicon in einer Menge von 0,5 bis 2,0 Gew.-% eingesetzt.
Polyethersiloxane sind besonders geeignete Zellöffnende Silicon-Oberflächenmittel;
besonders geeignet sind diejenigen, die in Wasser löslich sind.
Diese Verbindungen weisen im Allgemeinen eine Polymethylsiloxan-Gruppe
auf, die an ein Copolymer aus Ethylen- und Propylenoxid gebunden
ist. Beispiele der verwendbaren Zell-öffnenden oberflächenaktiven
Mittel aus Silicon schließen
die als DC-5244 von Air Products sowie die als L-3801 und L-3803
von WITCO verkauften Produkte ein. Ebenfalls geeignet sind die der
bekannten oberflächenaktiven
Mittel aus Polysiloxan, die ganz allgemein in der Polyurethan-Chemie
zur Anwendung gelangen.
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Die
Reaktionsmischung muss auch mindestens zwei unterschiedliche Trimerisierungskatalysaoren
in einer Menge von 2 bis 13 Gew.-% enthalten, worin einer der mindestens
zwei unterschiedlichen Trimerisierungskatalysatoren Kaliumacetat
ist. Vorzugsweise beträgt
die Menge der Trimerisierungskatalysatoren in der Reaktionsmischung
3 bis 10 Gew.-%. Trimerisierungskatalysatoren (d. h. Katalysatoren,
die die Selbst-Polymerisationsreaktion der Isocyanatgruppen begünstigen)
sind im Stand der Technik bekannt. Geeignete Trimerisierungskatalysatoren
schließen
starke Basen wie quaternäre
Ammoniumhydroxide (wie Benzyltrimethylammoniumhydroxid), Alkalimetallhydroxide
(wie Kaliumhydroxid) und Alkalimetallalkoxide (wie Natriummethoxid) ein.
Weitere geeignete Katalysatoren schließen Materialien schwächerer basischer
Natur wie Alkalimetallsalze von Carbonsäuren (wie Natriumacetat, Kalium-2-ethylhexoat,
Kaliumadipat und Natriumbenzoat), N-Alkylethylenimine, Tris(3-dimethylaminopropyl)hexahydro-s-triazin, Kaliumphthalimid
und tertiäre
Aminophenole wie die in
US 4,169,921 beschriebenen
(wie 2,4,6-Tris(N,N-simethylaminomethyl)phenol)
ein. Beispiele im Handel erhältlicher
Trimerisierungskatalysatoren schließen Kaliumacetat in Ethylenglycol,
verkauft als Polycat 46 von Air Products, Kalium-2-ethylhexoat in
Diethylenglycol, verkauft als Dabco K-15 von Air Products, ein Gemisch
aus quaternärem
Ammoniumformiat und einem tertiären
Amin, verkauft als DABCO TMR-5. von Air Products, Hexahydro-1,3,5-tris(3-dimethylaminopropyl)triazin,
verkauft als Pel-Cat 9640 von Ele Company und als Polycat 41 von
Air Products, und 2,4,6-Tris(N,N-dimethylaminomethyl)phenol, verkauft
als Pel-Cat 9529 von Ele und als TMR-30 von Air Products, als Hexchem
977 von Hexchem und als Pel-Cat 9540A von Ele, ein.
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Die
Reaktionsmischung enthält
auch mindestens einen Katalysator zur Katalyse der Reaktion zwischen
Isocyanat- und Hydroxylgruppen (d. h. einen Urethan-Katalysator),
wie einen Katalysator aus tertiärem Amin
in einer Menge von z. B. 0,5 bis 5,5 Gew.-%. In einer bevorzugten
Ausführungsform
macht der Katalysator aus tertiärem
Amin in der Reaktionsmischung 1 bis 4 Gew.-% aus. Die Urethan-Katalysatoren
sind allgemein bekannt und schließen tertiäre Amine wie Triethylamin,
Tributylamin, N-Methylmorpholin, N-Ethylmorpholin, N-Cocomorpholin,
N,N,N',N-Tetramethylethylendiamin,
1,4-Diazabicyclo(2,2,2)-octan, N-Methyl-N'-dimethylaminoethylpiperazin,
N,N-Dimethylbenzylamin, Bis-(N,N-diethylaminoethyl)adipat,
N,N-Diethylbenzylamin, Pentamethyldiethylentriamin, N,N-Dimethylcyclohexylamin,
N,N,N',N'-Tetramethyl-l,3-butandiamin, N,N-Dimethyl-βphenylethylamin,
1,2-Dimethylimidazol, 2-Methylimidazol und dgl. ein. Geeignet sind
auch die im Handel erhältlichen
tertiären
Amine wie Niax Al und Niax Al07, erhältlich von Union Carbide, Thancat
DD, erhältlich
von Texaco, und dgl.. An sich bekannte Mannich-Basen, die aus sekundären Aminen
wie aus Dimethylamin und aus Aldehyden, vorzugsweise aus Formaldehyd,
oder aus Ketonen wie aus Aceton, Methylethylketon oder aus Cyclohexanon
und aus Phenolen wie aus Phenolnonylphenol oder Bisphenol erhalten
werden, können
ebenfalls als Katalysatoren eingesetzt werden. Silaamine mit Kohlenstoff-Silizium-Bindungen,
wie z. B. beschrieben in
DE 1,229,290 und
in
US 3,620,984 , können ebenfalls
als Katalysatoren verwendet werden. Beispiele schließen 2,2,4-Trimethyl-2-silamorpholin
und 1,3-Diethylaminoethyltetramethyldisiloxan ein.
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Die
Reaktionsmischung kann auch eine hinreichende Menge an Carbonsäure enthalten,
um die Katalysatoren aus den tertiären Aminen zu neutralisieren.
Außerdem
kann eine überschüssige Menge
an Carbonsäure
von 10 bis 100 % der Gesamt-Äquivalente
der Trimer-Katalysatoren aus Carboxylat zugegeben werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung können
die Komponenten mit bekannten Verfahren zur Reaktion gebracht werden,
in denen oft mechanische Vorrichtungen, wie die in
US 2,764,565 beschriebenen, zur Anwendung
gelangen. Details bezüglich
der Verarbeitungsvorrichtungen, die gemäß der Erfindung angewandt werden,
sind im Kunststoff-Handbuch, Band VII, veröffentlicht von Vieweg und Höchtlen,
Carl-Hanser-Verlag, München,
1966, Seiten 121 und 205, zu finden.
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Die
Verschäumungsreaktion
zur Erzeugung von Schaumprodukten wird im Innern von Formen durchgeführt. Bei
diesen Verfahren wird die verschäumbare
Reaktionsmischung in eine Form eingebracht, die aus Metall wie aus
Aluminium oder aus einem Kunststoffmaterial wie einem Epoxidharz
hergestellt sein kann. Die Reaktionsmischung schäumt im Inneren der Form auf,
um das geschäumte
Produkt zu erzeugen. Das Verfahren zur Verschäumung in Formen wird durchgeführt, um
ein Produkt mit einer nicht-zellulären Struktur (Haut) auf seiner
Oberfläche
zu erzeugen. Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist das erwünschte
Ergebnis erhältlich, wobei
eine gerade hinreichende verschäumbare
Reaktionsmischung eingebracht wird, um die Form mit Schaum nach
Beendigung der Reaktion auszufüllen.
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Sogenannte äußere Formfreisetzungsmittel,
die im Stand der Technik bekannt sind, wie Silicon-Wachse und -Öle, werden
häufig
verwendet, wenn die Verschäumung
innerhalb der Formen durchgeführt
wird. Das Verfahren kann auch mittels sogenannter innerer Formfreisetzungsmittel,
gewünschtenfalls,
in Kombination mit äußeren Formfreisetzungsmitteln,
durchgeführt
werden, die z. B. in
DE 2,121,670 und
2,307,589 beschrieben sind.
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Die
Erfindung wird nun noch weiter erläutert, sie soll aber nicht
auf die nun folgenden Beispiele eingeschränkt sein, in denen alle Angaben
der Teile und Prozentsätze
auf das Gewicht bezogen sind, wenn nichts Anderes ausgesagt wird.
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Beispiele
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In
den nun folgenden Beispielen wurden die folgenden Materialien verwendet:
- A) POLYOL A: ein Styrol-Acrylnitril-Polymerpolyol
mit einem Feststoffgehalt von ca. 28 %, das im Handel als Arcol
E-519 von Arco Chemicals erhältlich
ist. Dieses Polymerpolyol weist eine OH-Zahl von ca. 25,4, eine
Funktionalität
von ca. 3 und ein PO:EO-Gewichtsverhältnis von 81:19 auf.
- B) POLYOL B: ein Styrol-Acrylnitril-Polymerpolyol mit 45 % Feststoffgehalt.
Dieses Polymerpolyol weist eine OH-Zahl von 28 und eine Funktionalität von ca.
3 auf und ist aus 100 % PO.
- C) POLYOL C: mit Sucrose/Propylenglykol initiierter Propylenoxid-Polyether
mit einer durchschnittlichen Hydroxyl-Funktionalität von ca.
5,24 und einer Hydroxyl-Zahl
von 470.
- D) POLYOL D: ein mit Glycerin initiierter Propylenoxid-Polyether mit einer
Hydroxyl-Funktionalität
von 3 und einer Hydroxyl-Zahl von 1050.
- E) POLYOL E: ein mit Glycerin initiiertes Propylenoxidpolyol
mit einer Hydroxyl-Funktionalität
von 3 und einer Hydroxyl-Zahl von 56.
- F) POLYOL F: ein mit Glycerin initiierter Propylenoxid/Ethylenoxid-Polyether
(Gewichtsverhältnis
von PO zu EO von ca. 5:1), mit einer Hydroxyl-Funktionalität von 3 und einer Hydroxyl-Zahl
von 28.
- G) POLYOL G: ein mit Sucrose/Propylenglykol initiierter propylenoxid-Polyether
mit einer durschnittlichen Hydroxyl-Funktionalität von ca. 6,18 und einer Hydroxyl-Zahl von 340.
- H) POLYOL H: ein mit Glycerin initiiertes Polyol mit einer Hydroxyl-Funktionalität von 3
und einer Hydroxyl-Zahl von 46 und mit 11 % des Oxid-Gewichts aus
Ethylenoxid.
- I) POLYOL I: ein mit Glycerin/Propylenglykol initiierter Polyether
mit einer Funktionalität
von ca. 2,9 und einer Hydroxyl-Zahl von 56 und mit 10 % des Oxid-Gewichts
aus Ethylenoxid.
- J) DEOA-LF: 85 % Diethanolamin/15 % Wasser.
- K) DC-5244: ein Zell-öffnendes
oberflächenaktives
Mittel aus Silicon, im Handel erhältlich von Air Products.
- L) L3801: ein Zell-öffnendes
oberflächenaktives
Mittel aus Silicon, im Handel erhältlich von WITCO.
- M) L3803: ein Zell-öffnendes
oberflächenaktives
Mittel aus Silicon, im Handel erhältlich von WITCO.
- N) Dabco X8136: ein Trimerisierungskatalysator, der ein Gemisch
aus quaternärem
Ammoniumformiat und aus einem tertiären Amin ist, im Handel erhältlich von
Air Products.
- O) Dabco K-15: Kalium-2-ethylhexoat in Diethylenglykol, im Handel
erhältlich
von Air Products.
- P) PC-46: Polycat 46, Kaliumacetat in Ethylenglykol, im Handel
erhältlich
von Air Products.
- Q) NIAX A1: ein tertiärer
Amin-Katalysator (70 %ige Lösung
von Bis(dimethylaminoethyl)ether), erhältlich von Union Carbide.
- R) Dabco 33LV: eine 33 %ige Lösung von Triethylendiamin,
erhältlich
von Air Products.
- S) Dabco TMR-5: ein Trimerisierungskatalysator, der ein Gemisch
aus quaternärem
Ammoniumformiat und einem tertiären
Amin ist, im Handel erhältlich
von Air Products.
- T) Wasser.
- U) 2-Ethylhexansäure.
- V) ISO1: ein Polymethylenpoly(phenylisocyanat), enthaltend ca.
45 Gew.-% Diisocyanat, mit einem Isocyanatgruppen-Gehalt von ca. 31,5
%, einem Äquivalentgewicht
von ca. 133 und mit einer Viskosität von ca. 200 mPa·s bei
25°C, im
Handel erhältlich
von Bayer Corporation.
- W) ISO2: ein Polymethylenpoly(phenylisocyanat) mit einem Isocyanatgruppen-Gehalt
von ca. 32,2 Gew-%, enthaltend ca. 58 Gew.-% Diisocyanat, worin
das Diisocyanat ca. 13 Gew.-% 2,4'-Methylenbis(phenylisocyanat) und ca.
45 Gew.-% 4,4'-Methylenbis(phenylisocyanat)
umfasst, im Handel erhältlich
als MONDUR 582 von Bayer Corporation.
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Eine
Hochdruck-Schäumungsmaschine,
eingesetzt zur Herstellung von 10'' X
10'' X 2,5'' Form-Blöcken, war mit zwei (2) REXROTH
12-Axialkolbenpumpen und einem HENNECKE mQ-8-Mischkopf ausgerüstet. Die
jeweiligen Formteile wurden in einem Offen-Gieß-Verfahren
in einer Form aus Aluminium hergestellt. Der Einspritzdruck betrug
135 bar auf der Polyol-Seite und 145 bar auf der Isocyanat-Seite.
Der Durchsatz im Mischkopf wurde bei 136 g/s gehalten. Das Polyolgemisch
wurde in den angegebenen Mengenanteilen zubereitet und, zusammen
mit dem Isocyanat, auf eine Temperatur von 30°C erwärmt. Das Vergleichsbeispiel
wurde bei einer Temperatur der Form von 72°C durchgeführt. Die Beispiele der Erfindung
wurden bei einer Temperatur der Form von 66°C durchgeführt. Alle Blöcke wurden
nach 3 min entformt, und Chemtrend RCTW A-6040 wurde als äußeres Freisetzungsmittel
verwendet.
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Die
eingesetzten Formulierungen sind in Tabelle 1 angegeben (wobei alle
Mengen in Gewichtsteilen angegeben sind). Beispiel 1 ist ein Vergleichsbeispiel.
Es ist ein gefülltes
Polyol-System mit einer Schließung der
Form von elf (11) Sekunden ("Spitzentasse-Zeit"). Beispiel 9, mit
der gleichen Formulierung wie in Beispiel 1, wird bei der gleichen
Dichte von 32,04 kg/m3 (2,0 pcf) sowie bei
einer höheren
Dichte von 40,85 kg/m3 (2,55 pcf) durchgeführt. Alle
weiteren Beispiele werden bei einer Dichte von 32,04 kg/m3 (2,0 pcf) durchgeführt, außer für Beispiel 6, das ebenfalls
bei einer Dichte von 40,85 kg/m3 (2,55 pcf)
durchgeführt
wird. Die Spitzentasse-Reaktivität
aller Systeme liegt im Bereich von 12 bis 21 s, was einen überraschenden
64 bis 90%igen Anstieg gegenüber
dem Vergleichsbeispiel darstellt. Die Entformungszeiten bleiben
alle bei 3 min, was die gleiche Entformungszeit wie im Vergleichsbeispiel
ist.
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Im
Schlitten-Stoßtest
werden Schaum-Blöcke
von 10 X 10 X 2,5 inch mit einem 6''-Zylinderkopf,
19,5 kg (43 lb) Metallklotz, mit einer Geschwindigkeit von ca. 20
km/h (12 Meilen/h) gestoßen.
Kraft-gegen-Abbiegung-Kurven werden erhalten. Die Maximalkraft,
die Maximalbiegung und die Wirksamkeit der Energieübertragung
auf die Schäume
sind in der Tabelle angegeben. Beim Dichteniveau des Kerns von 32,04
kg/m3 (2,0 pcf) zeigen alle Beispiele eine
Maximalkraft von ca. 997,9 (2.200) ± 45,36 (100) kg (pounds).
Alle Maximalbiegungen betragen 4,826 ± 0,245 cm (1,9 ± 0,1 inches).
Außerdem
zeigen alle Schäume
ca. 90 % Energieübertragungseffizienz.
Dies bedeutet, dass nur sehr wenig Rückprall beim Stoß auftritt
und die meiste Energie in einen Kollaps des Schaumes mündet. Die
Beispiele 6 und 9 zeigen, bei der hohen Dichte, eine ähnliche
Maximalkraft von ca. 1.088,62 kg (von ca. 2.00 pounds) und ähnliche
Effizienzwerte (von ca. 90 %).
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Tabelle
1 – Formulierungen
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Tabelle
1 – Formulierungen
(Fortsetzung)
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Tabelle
1 – Formulierungen
(Fortsetzung)
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Tabelle
1 – Formulierungen
(Fortsetzung)